1.4. Промывка скважины

Колонковое бурение проводится с промывкой.

Основные назначения промывки скважин:

1. очистка забоя скв от разбуренной породы и вынос её на поверхность;

2. охлаждение породоразрушающего инструмента;

3. укрепление неустойчивых стенок скв.

1.4.1. Схема промывки скважины

Существует три способа промывки скв с выходом промывочной жидкости на поверхность земли: прямая, обратная и комбинированная.

В данном проекте выбрана прямая промывка. В этом способе промывочная жидкость, нагнетаемая насосом, проходит по колонне бурильных труб, затем между керном и колонковой трубой, омывает забой, охлаждает породоразрушающий инструмент, захватывает с забоя частицы разрушенной породы, поднимается вверх по кольцевому пространству между бурильными трубами и стенками скв и, наконец, выходит на поверхность земли. (Воздвиженский,1979)

Достоинства прямой промывки:

1. способствует увеличению скорости бурения;

2. позволяет закреплять стенки скв;

3. технически простой и дешёвый.

Недостатки прямой промывки:

1. размываются стенки скв;

2. низкий выход керна;

3. повышенный расход промывочной жидкости.

Для пород, слагающих заданный геологический разрез, указанные недостатки не имеют значения.

При прямой промывке жидкость насосом нагнетается по нагнетательному шлангу, подаётся к забою по бурильной колонне, охлаждает породоразрушающий инструмент, омывает забой и поднимается по кольцевому пространству между стенками скважины и колонной бурильных труб, транспортируя на поверхность разбуренную породу. (Рис. 1.1.)

Рис.1.1.Схема прямой промывки скважин.

1− буровой насос; 2− нагнетательный шланг; 3− верлуг-сальник; 4− колонна бурильных труб; 5− трубный фразерный переходник; 6− колонковая труба; 7− коронка; 8− система желобов; 9− отстойник; 10− приёмный бак.

1.4.2. Выбор промывочной жидкости

Основные типы промывочной жидкости:

1. техническая вода (пресная, морская, рассолы) применяется при алмазном бурении в устойчивых породах;

2. глинистый раствор применяется при твёрдосплавном бурении в трещиноватых, рыхлых, сыпучих, плывучих и других слабоустойчивых породах для предотвращения обвалов, а также в трещиноватых скальных породах для борьбы с потерей циркуляции.

Назначение глинистых растворов:

1. глинизация стенок скв;

2. удержание шлама во взвешенном состоянии;

3. создание повышенного противодавления на пласт;

4. облегчение транспортирования шлама по стволу;

5. предохранение бурового инструмента от коррозии благодаря глинистой корке, покрывающей всю поверхность инструмента. (Воздвиженский, 1979)

В качестве промывочной жидкости:

- в интервале 0,0 – 9,0м – промывка глинистым раствором;

- в интервале 5,0 – 728,0м – промывка технической водой.

1.4.3. Очистка промывочного раствора от шлама

Очистка промывочной жидкости, в частности глинистого раствора, от шлама осуществляется в желобах, отстойниках и гидроциклонах.

---

Очистка в желобах и отстойниках. Желоба металлические или деревянные шириной 30см, высотой 25см укладывают с уклоном 1см на 1м длины. По дну желобов через 1м друг от друга ставят съёмные перегородки высотой 15см, заставляющие жидкость двигаться зигзагообразно, способствующие разрушения структуры глинистого раствора и оседанию шлама. Длина желобов 14 – 17м.(рис 1.1)

Недостатки очистки промывочной жидкости в желобах и отстойниках:

1) они занимают много места;

2) должны регулярно очищаться от шлама;

3) зимой их трудно утеплять. (Воздвиженский,1979)

Рис.1.1. Желобная система для очистки промывочного раствора от шлама.

1.4.4. Расчёт количества буровых растворов

Объём бурового раствора V = V₁ + V₂ + V₃, м³, где

где

D-средний диаметр скважины;

Н-глубина скважины;

V₂ = 4 м³ – объем резервуаров для хранения бурового раствора;

V₃ = (2 - 5)* V₁ и более – потеря бурового раствора в скважине, которая зависит от степени трещиноватости пород.

Расчёт количества глинистого раствора для основного ствола скважин.

D = 93мм = 0,093м;

Н = 9м;

V₁ = (3,14*0,093² /4)*9 = 0,061 м³

V₂ = 4 м³

V₃ = 4* V₁ = 4*0,061 = 0,244 м³

V = 0,061 +4+0,244 = 4,31 м³–для одной скв

3*V = 4,31*3 = 12,93 м³−для трёх скв

Расчёт количества технической воды для основного ствола скважин.

D = 76мм = 0,076м;

Н = 719м;

V₁=(3,14*(0,076) ²/4)*719 = 3,264 м³

V₂ = 4 м³

V₃ = 4*3,264 = 13,056 м³

V = 3,264+4+13,056 = 20,32 м³– для одной скв

3*V = 3*20,32 = 60,96 м³– для трех скв

Расчёт количества технической воды для дополнительного ствола скважины:

D = 59мм =0,059 м;

Н = 829.7 м;

V₁=(3,14*0,059²/4)*829.7 = 2,265 м³

V₂ = 4 м³

V₃ = 4*2,265= 9,06 м³

V = 2,265+4+9,06 =15,325 м³ − для одной скв

3*V = 15,325*3 = 45,975 м³ − для трёх скв.

1.5. Тампонаж скважин

Тампонирование скважины – комплекс работ по гидроизоляции отдельных её интервалов.

Цели тампонажа:

1. разделение и изоляция водоносных и других горизонтов;

2. укрепление стенок скв;

3. ликвидация водопроявлений;

4. устранение поглощения промывочной жидкости;

5. защита подземных вод от загрязнения.

Проектом предусматривается затрубный цементный тампонаж.

Цементом называется вяжущее вещество, которое, будучи замешано с пресной водой в тесто, твердеет как в воздухе, так и в воде. Цемент изготавливают путем тонкого измельчения клинкера(обожженной до спекания смеси известняка и глины) совместно с гипсом в количестве, необходимом для регулирования сроков схватывания и твердения. (Воздвиженский,1979)

Тампонаж производится в интервалах зоны поглощения и самого нижнего слоя представленного песком, т.е. где установлены обсадные трубы с целью гидроизоляции:

устья скважины в интервале 0,0 – 9,0м;

зоны поглощения в интервале 115 – 155м.

1. Схема тампонирования скважины

Проектом выбрана схема тампонирования двумя пробками. Тампонаж по способу «с двумя пробками» наиболее надежный, но и наиболее сложный способ, при котором процесс цементации распадается на два этапа.

Первый этап.

Подготовка забоя скв, заключающаяся в его очистке, а в некоторых случаях – и расширении. Для очистки скв обсадные трубы поднимаются с забоя на 0,5-1,0м. На верх колонны обсадных труб навинчивают специальную головку для цементации и присоединяют шланг промывочного насоса, при помощи которого промывочную жидкость нагнетают в обсадные трубы. Под давлением насоса промывочная жидкость вытесняется из обсадных труб в затрубное пространство и поднимается до устья скв. Такую промывку затрубного пространства производят для того, чтобы облегчить проникновение в него цементного раствора.

---

Второй этап.

После промывки затрубного пространства колонна обсадных труб остаётся подвешенной над забоем, головку для цементации свинчивают с обсадных труб, а в трубы опускают нижнюю пробку, которую при помощи штанг подталкивают на некоторое расстояние. Сверху этой пробки наливают (специальным насосом) цементный раствор, поверх которого вновь вставляют верхнюю пробку. Таким образом, цементный раствор становится зажатым меду двумя пробками. На верхнюю пробку нагнетают промывочную жидкость, которая проталкивает обе пробки и раствор между ними к забою скв. Закачку промывочной жидкости продолжают до тех пор, пока верхняя пробка не встретится с нижней, которая по выходе из труб останавливается на забое, а цемент выжимается в затрубное пространство. Как только прекратится заталкивание пробки, немедленно прекращается подача промывочной жидкости, освобождаются хомуты простых труб и колонна под действием собственного веса или при применении добавочного давления опускается на забой. СКВ в таком состоянии оставляют в течение 1-3 суток, что зависит от качества цемента и др. условий. Для тампонажных работ при бурении скв используют специальный сорт цемента – тампонажный. Техническими условиями предусматриваются сроки начала и окончания схватывания цементного раствора. (Рис. 1.2.)

Рис. 1.2. Схема тампонажа скв цементом по способу «с двумя пробками».

а - начало закачки цемента;

б - конец закачки цемента;

в - начало подъёма цемента в затрубное пространство;

г - конец цементации.

1 - запорный кран, 2 - манометр, 3 - головка для цементации, 4 - верхняя часть пробки, 5 - резиновые манжеты, 6 - нижняя часть пробки, 7 - обсадная труба, 8 – верхняя проб­ка, 9 - нижняя пробка.

1.5.2. Расчёт количества тампонирующего раствора

, где

D– диаметр скв;

d^– наружный диаметр обсадных труб;

H – высота зоны тампонажа.

Интервал 0,0 – 9,0м

D = 93мм = 0,093м;

d = 89мм = 0089м;

Н = 9м.

=0,007 м³ − для одной скв

3* V_ц.р. = 3*0,007 = 0,021 м³ − для трёх скв

Интервал 9 – 215 м

D = 76мм = 0,076м;

d = 73мм = 0,073м;

Н = 206м.

− для одной скв

3* V_ц.р. = 3*0,072 = 0,216 м³ − для трёх скв.

1.6. Технология колонкового бурения

1.6.1. Технологические режимы бурения

Интервал 0,0 – 9,0м.

Бурение осуществляется твёрдосплавной коронкой марки М1 диаметром 93мм. Бурение осуществляется при минимальных скоростях 100-120 об/мин. Промывка осуществляется глинистым раствором без циркуляции промывочной жидкости. Осевая нагрузка на основной резец 400-500Н. После проходки данного интервала скв обсаживается трубами диаметром 89мм до глубины 9м. Производится затрубный цементный тампонаж скв.

Интервал 9,0 – 255,0м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой марки О2И4 диаметром 76мм. Бурение осуществляется при скорости 600−1000 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости 50−80 л/мин. Осевая нагрузка на основной резец 8000−13000 Н. После проходки данного интервала скв обсаживается трубами диаметром 73мм до глубины 255м. Производится затрубный цементный тампонаж скв в интервале 215-255м.

---

Интервал 255-728 м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой типа О2И4 диаметром 59мм. Бурение осуществляется при скорости 4000-8000 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 50-70м/с. Осевая нагрузка на основной резец 4000-8000 Н.

1.6.2. Бурение по пласту полезного ископаемого

Интервал 700 – 718м.

Бурение ведется с соблюдением всех правил, обеспечивающих необходимый выход керна. Бурение осуществляется коронкой типа О2И4 диаметром 59мм.

По полезному ископаемому бурят в следующем порядке:

1. определяют контакт пустых пород с полезными ископаемыми (ПИ);

2. скв подготавливают к бурению по ПИ

3. бурят непосредственно по ПИ;

4. отрывают керн и поднимают его.

Перед бурением проводят следующие мероприятия по подготовке скв:

1. промывают скв до полного удаления шлама;

2. извлекают оставшийся керн пустых пород;

3. производят контрольный замер глубины скв;

4. готовят нужный буровой снаряд для бурения по ПИ.

Плохой выход керна получается при бурении в горных породах: мягких, легко размываемых промывочной жидкостью; рыхлых, сыпучих и плывучих; слоистых и неоднородных по составляющим слоям; подверженным избирательному истиранию и размыванию; сильнотрещиноватых, брекчированных, сильно раздробленных, растворяемых промывочной жидкостью (минеральные соли).

Неудовлетворительный выход керна получается в результате его истирания, а также из-за заклинивания и выпадения керна во время подъёма. Чем продолжительнее на забое работает колонковый снаряд, тем чаще может происходить подклинивание, истирание и размыв керна.

Истирание и разрушение керна усиливаются при бурении затупленными коронками, при погнутости колонковой трубы, при вибрации и биении колонкового снаряда. Большие скорости промывочной жидкости в кольцевом зазоре между керном и коронкой могут быть причиной подклинивания и размывания керна.

Для повышения выхода керна в разрушающихся и размывающихся породах рекомендуется:

1. ограничивать время работы коронки на забое, максимально повышая скорость бурения;

2. уменьшать скорость потока в зазоре между керном и внутренней стенкой коронки;

3. не допускать в работу искривленные колонковые и буровые снаряды, у которых нарушена осность;

4. не применять затупившихся коронок;

5. создавать в керноприемной трубе восходящий поток, препятствующий самозаклиниванию керна;

6. тщательно заклинивать керн и проверять заклинивание перед подъёмом снаряда;

7. после заклинивания керна сбрасывать в бурильную колонну шаровой клапан для перекрытия осевого отверстия переходника и предохранения керна от выдавливания из колонковой трубы при подъёме жидкостью, наполняющей бурильную колонну;

8. при бурении по легкоразмываемым и разрушающимся пластам(углям, марганцевым и рыхлым железным рудам, бокситам) применять двойные колонковые снаряды (ДКС).

9. При неглубоком бурении при проведении скважин в мягких и средних породах применять безнасосное бурение с расхаживанием снаряда для возбуждения пульсирующей обратной циркуляции;

10. При бурении в минеральных солях применять для промывки скважин насыщенные растворы этих солей. (Воздвиженский,1979)

---

1.7. Ликвидация скважин

Пробурив скважину, производят контрольный замер её глубины, измерение зенитного и азимутального углов через установленные интервалы (по условию через 50м) и геофизические исследования(каротаж). Затем приступают к извлечению обсадных колонн и ликвидационному тампонированию скважины.

Ликвидационное тампонирование. Цель ликвидационного тампонирования состоит в том, чтобы изолировать все водоносные пласты и пласты полезного ископаемого, подлежащего разработке, от поступления в них воды по скважине и по трещинам из изолируемого водоносного пласта и устранить возможность циркуляции подземных вод по стволу скважины при извлечении обсадных труб и её ликвидации.

Для ликвидационного тампонирования скважины, пройденной в скальных и полускальных породах, применяют цемент, в породах глинистых – пластичную жирную глину. Скважина, пробуренная с применением глинистого раствора и тампонируемая цементом, перед тампонированием промывается водой для разгллинизации. Цементный раствор нагнетают насосом через бурильные трубы, опущенные до забоя. По мере заполнения скважины цементным раствором бурильные трубы приподнимают. После подъёма насос и бурильные трубы должны быть промыты водой для очистки от остатков цементного раствора.

При тампонировании глиной её замачивают, приготовляют густое глиняное тесто, затем с помощью глинопресса или вручную готовят цилиндры из глины. Глиняные цилиндры опускают на забой скважины в длинной колонковой трубе и, приподняв колонковую трубу на 1,0-1,5м над забоем, выпрессовывают с помощью насоса давлением воды обычно при 1,0−1,5 МПа. Для надёжности каждую порцию тампонажной глины трамбуют металлической трамбовкой.

Для ликвидационного тампонирования глубоких скважин хорошо зарекомендовали себя:

1. глинисто – цементный раствор, изготовляемый на базе глинистого раствора повышенной вязкости. На 1м³ глинистого раствора добавляют 120 – 130 кг тампонажного цемента и 12кг жидкого стекла;

2. в Донбассе для тампонирования законченных скважин применяют отверждаемый глинистый раствор (ОГР) следующего состава: нормальный глинистый раствор 64%; формалин- 11%; ТС-10 – 25%. ТС – 10 представляет собой темно-коричневую жидкость, изготовленную из смеси сланцевых фенолов, этиленгликоля и раствора едкого натра.

В ряде разведочных районов к тампонажным растворам добавляют песок.

При наличии полного поглощения промывочной жидкости на интервале скважины выше зоны поглощения устанавливают деревянные пробки.

В устье ликвидационной скважины оставляют обсадную трубу (репер) с цементной пробкой. На трубе отмечают номер и глубину скважины, а также предприятие, выполнявшее бурение. (Воздвиженский,1979)

Расчёт количества ликвидационного материала для основного ствола скважины:

---

Смотрите также файлы

• Э. Дюркгейм.doc

• мет_указ8.doc

• методичка по структурной геологии часть 1.doc

• Механизьмы - 4.doc

• Требования к курсовой работе.doc